Politechnika Śląska w Gliwicach

Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki

Kierunek: Automatyka i Robotyka

Specjalność: Automatyka

LABORATORIUM MIERNICTWA PRZEMYSŁOWEGO

Temat: Pomiary radiometryczne i dozymetryczne.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi zagadnieniami związanymi

z pomiarami promieniowania jonizującego oraz ochroną radiologiczną.

Promieniowanie jonizujące można podzielić na dwie grupy:

• radiometria jest to pomiar aktywności nuklidów (atomów określonego ro­dzaju scharakteryzowanych przez skład jąder, czyli przez liczbę protonów Z, liczbę masową A i masę atomową) lub innych źródeł promieniowania

• dozymetria jest to pomiar dawek promieniowania jonizującego.

Podczas ćwiczenia dokonaliśmy pomiaru dawek promieniowania β oraz stężenia substancji promieniotwórczych w powietrzu pracowni. Pomiary zostały przeprowadzone za pomocą radiometru URL - 1 z sondą dozymetryczną licznikową SGB - 1DW oraz scyntylacyjną SSU - 70.

Dane techniczne radiometru:

1. Zasilanie ≈ 220V ± 10% / 50 Hz

2. Czułość wejścia - regulowana skokowo: 50 mV, 150 mV, 500 mV, 1,5 V, 5 V

3. Błąd podstawowy pomiaru - częstości impulsów: dla impulsów nie jest większy niż ± 3%

Karta badania licznika G-M. Typ STS - 5 :

Napięcie pracy: 390 V

Bieg własny (przy napięciu jak wyżej): 15 imp/min

Częstość impulsów dla źródła kontrolnego ⁶⁰Co : 3245 imp/min

Wydajność względna (do 20 mR/h): 1140 (imp/min)/ (mR/h)

Źródło kontrolne ⁶⁰Co A= 0,5 μCi

Nr. 5510 Data wyprodukowania: 4.04.75r.

Czułość 50 mV z rezystorem pracy 510 Ω.

1. Przebieg ćwiczenia

a) Ocena mocy dawki otrzymywanej w trakcie wykonywania ćwiczenia.

Obliczanie teoretycznej szybkości liczenia sondy ze źródłem kontrolnym korzystając ze wzoru:

Ogólnie jest to prawo spontanicznego rozpadu promieniotwórczego, gdzie:

N - liczba zliczeń po czasie t [liczba jąder w danej objętości materii w chwili t]

N = ? [imp/min]

N_o - początkowa liczba zliczeń w jednostce czasu [liczba jąder w danej objętości materii w chwili początkowej]

N_o = 3245 [imp/min]

λ - stała rozpadu [ma ona sens prawdopodobieństwa rozpadu jądra w ciągu 1[s], jest ona równa ułamkowi ogólnej liczby jąder, które ulegają rozpadowi w ciągu jednostki czasu - zależy od warunków zewnętrznych ]

λ = 0,693/t_1/2

t_1/2 - okres połowicznego rozpadu dla kobaltu ⁶⁰Co

t_1/2 = 1,66 [Ms] ( 5,270 [lat] )

Dla obliczeń t = 27 lat co jest równoważne 8,51*10⁸ [sek]

Na tej podstawie otrzymujemy:
= 93,18 [imp/min]

W sprawozdaniu zamieszczamy również wykres przedstawiający teoretyczną zmianę szybkości liczenia w miarę upływu lat.

Pomiar rzeczywistego promieniowania źródła.

Tło wyniosło: 12 [imp/min]

Promieniowanie źródła kontrolnego ⁶⁰Co: 1,9 [imp/s] = 114 [imp/min]

Stąd: 114 - 12 = 102 [imp/min]

Rzeczywiste promieniowanie źródła wyniosło 102 [imp/min]

Podczas przeprowadzanego ćwiczenia mierzyliśmy promieniowanie również od innych źródeł.

Pomiar promieniowania przy otwartej osłonie ołowianej wyniósł 0,4 [imp/sek] co odpowiada 24 [imp/min].

Natomiast pomiar tego samego źródła promieniowania przy zamkniętej osłonie ołowianej wyniósł 0,25 [imp/min] tj. 15 [imp/sek]. Jest to o około 35% mniejsze promieniowanie niż przy osłonie otwartej.

W dziedzinie ochrony radiologicznej ze względu na różną szkodliwość tej samej dawki pochłoniętej D przy różnych rodzajach promieniowania operujemy równoważnikiem dawki pochłoniętej, który wyraża wzór:

H=D*Q*N gdzie:

D-dawka pochłonięta [Jest to stosunek pochłoniętej energii promieniowania do masy napromieniowanej substancji],

Q- współczynnik jakości promieniowania,

N- współczynnik modyfikujący,

Dla promieniowania  Q=1, N=1, więc H=D.

Obliczając moc dawki na ręce przyjmujemy, że czas tego pochłaniania wynosi np.15min .

Dla całego ciała przyjmujemy, że czas narażenia równy jest czasowi trwania zajęć czyli 1.5h

Moc dawki pochłoniętej w mR/h :

Gdzie :

Zakr. = 0,5

1140 - wydajność względna

Promieniowanie na całe ciało: 0,25 [imp/sek] co odpowiada 15 [imp/min]

Promieniowanie na ręce: 0,4 [imp/sek] co odpowiada 24 [imp/min]

Obliczenia przeprowadzamy po odjęciu tła:

Promieniowanie na całe ciało: 15 - 12 = 3 [imp/min]

Promieniowanie na ręce: 24 - 12 = 12 [imp/min]

Przyjmujemy z wystarczającą dokładnością, że : 1 [R] = 0.01 [Gy]

Odpowiednie wartości mocy dawki pochłoniętej oraz równoważnika tej dawki H otrzymujemy po odpowiednich przeliczeniach :

Dla rąk :

moc dawki pochłoniętej D = 0.00526 [mR/h]

dawka pochłonięta D = D * t = 0.00526 * 15 = 0.0789 [mR]

równoważnik dawki pochłoniętej H = 0.000789 [mSv]

Dla całego ciała:

moc dawki pochłoniętej D = 0.001316 [mR/h]

dawka pochłonięta D = D * t = 0.001316* = 0.1184 [mR]

równoważnik dawki pochłoniętej H = 0.001184 [mSv]

Dla osoby trzymającej próbkę przez cały rok:

moc dawki pochłoniętej D = 0.00526 [mR/h]

dawka pochłonięta D = D * t = 0.00526 * 525600 = 2764,656 [mR]

równoważnik dawki pochłoniętej H = 27,65 [mSv]

Wynik badania jest następujący:

• nie została przekroczona dawka graniczna 5 [mSv] dla osób niezatrudnionych w warunkach narażenia na promieniowanie przypadająca na całe ciało H = 0.001184 [mSv]

2. Pomiar aktywności substancji promieniotwórczych unoszących się w powietrzu

Za pomocą pompy próżniowej pobraliśmy próbkę powietrza o wystarczająco dużej aktywności. Następnie badaliśmy ją za pomocą sondy (SSU-70 )

Lp.	Przepływ [l/h]	Czas t [ h ]
1.	1580	0
2.	1580	15
3.	1580	30
4.	1580	45
5.	1550	60
6.	1550	75

Na podstawie danych zawartych w karcie pomiarowej wyznaczyliśmy:

Czas t = 75 [min]

Objętość powietrza V_p = 1962,5 [dm³] = 1.9625 [m³]

Tło dla sondy licznikowej N_t = 0,4 [imp/sek] => N_t = 24 [imp/min]

Częstość zliczeń radiometru N_p = 0,7 ÷ 0,8 [imp/sek] => N_p = 42 ÷ 48 [imp/min]

Współczynnik kalibracji k = 0.5 [ Bq / (imp/min) ]

[Bq]

[Bq]

Aktywność próbki A = 9 ÷ 12 [Bq]

Następnie dzielimy wyznaczoną wyżej aktywność przez objętość powietrza jaka przepłynęła przez filtr otrzymując w ten sposób aktywność w 1 m³ powietrza

[Bq/m³]

[Bq/m³]

2. Podsumowanie

Po opracowaniu wyników pomiarów i porównaniu otrzymanych wartości z wartościami granicznymi można stwierdzić, że w obydwu częściach ćwiczenia nie zostały przekroczone zawarte w polskich normach bezpieczne dawki promieniowania.

Schemat blokowy radiometru URL - 1

Sonda scyntylacyjna SSU - 70

Elementy układu pomiaru skażenia powietrza

---